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能画画的程控机械手

2010-12-29盛同仁

中国科技教育 2010年2期

  一、项目背景
  
  能画画的程控机械手。它的机械装置完全依靠手工制作,构思巧妙,设计合理,能够把趣味性和知识性融合在一起。通过演示。观赏性比较强,能激发学生的兴趣,以及进一步去探索的欲望。
  本程控机械手,它的特点是集机械加工、电子技术、单片机为一体的综合类教具。第一,通过制作,结合高中劳动技术课本中有关机械加工的知识,可以帮助学生学会划线、锯割、锉削、攻丝与套丝等基本操作技能。因为。本机械手的机械部分,六只舵机之间的连接,需用铝板经弯折加工后,制成“U”字形,能起到舵机与舵机之间的连接;另外,爪手上的对称齿轮等需用环氧层压板加工制作而成。第二,电子线路部分,用到相关电子元器件和其他制作材料需要焊接,在制作过程中,可以学到有关焊接等基本操作技能。第三,学习单片机应用系统的设计开发过程,编辑与汇编设计好的源程序,把调试好的程序用编辑器(烧写器)烧写固化到单片机的程序存储器中,本机械手使用的芯片是AT89S52。设计程序的基本原则是:能用软件完成的要求和操作,尽可能用软件来完成,减少机械制作,以节约产品成本。
  
  二、科学方法
  
  (1)机械手,分为手臂和爪手两大部分。爪手直接进行操作任务,而手臂能使爪手在一定的范围内运动,拓展了爪手的活动空间,手臂和爪手要靠活络的关节连接。选择舵机作为机械手的运动关节。并且采用六自由度来扩展机械手的活动范围。
  (2)控制装置由电脑、单片机、电子材料等组成。在语言方面借用了六自由度机械臂集成开发环境——V1.0.1,设计脚本语言即七个运动姿态参数。最终成功实现高级语言的多轴联动机制,使机械手的运动姿态流畅、完美,成为名副其实的、能画中国画的程控机械手。
  
  三、工作流程
  
  从笔架上(准备了两支毛笔,两种颜色)取毛笔开始,沾墨水,进行绘画,绘画结束后,由机械手把毛笔送回笔架。最后完成印图章的任务。
  
  四、创新点
  
  (1)本机器人的机械装置完全依靠手工制作,构思巧妙,设计合理。
  (2)通过汇编计算机语言,完成本机器人所设计的工作流程。是从笔架上(准备了两支毛笔,两种颜色)取毛笔开始,沾墨水,进行绘画,绘画结束后,由机械手把毛笔送回笔架,最后完成印图章的任务。
  在整个程控机械手的制作过程中,由于资料、材料的相对不足,造成了在手工机械加工的过程中精度不够,虽然在姿态程序经过了修正,但与初时设想还有差距,程控机械手绘画的图仍比较粗糙。还需要不断的进行修正,不断完